Εκχύλιση β-γλυκανών από μανιτάρια με κατεργασία με υπερήχους

Η εκχύλιση β-γλυκανών από μανιτάρια για εργαστηριακές δοκιμές ή για παραγωγικούς σκοπούς περιλαμβάνει συνδυασμό τεμαχισμού, άλεσης ή σύνθλιψης των μανιταριών, εκχύλισης υποβοηθούμενης από υπερήχους και καταβύθισης των β-γλυκανών. Ακολουθεί μια απλουστευμένη περιγραφή της διαδικασίας εκχύλισης β-γλυκανών, μαζί με ενδεικτικούς όγκους και βάρη για ένα πείραμα εργαστηριακής κλίμακας. Λάβετε υπόψη ότι οι συγκεκριμένες συνθήκες και οι μετρούμενες ποσότητες μπορεί να διαφέρουν ανάλογα με το είδος του μανιταριού και την απαιτούμενη καθαρότητα των β-γλυκανών.

Υλικά και εξοπλισμός

• Μανιτάρια (π.χ. 100g τεμαχισμένων μανιταριών ή μανιταριών κομμένων σε φέτες)
• Κρύο απεσταγμένο νερό (π.χ. 500mL)
• Μπλέντερ ή μύλος άλεσης
• Γυάλινα ποτήρια ζέσεως ή φιάλες
• Διηθητικό χαρτί ή διάταξη διήθησης υπό κενό
• Φυγόκεντρος (προαιρετικά)
• Αλκοόλη (π.χ. αιθανόλη) για καταβύθιση
• Ψυγείο
• Κλίβανος ξήρανσης

Πρωτόκολλο εκχύλισης β-γλυκανών

1. Αλέστε ή συνθλίψτε τα μανιτάρια (π.χ. Chaga ή χαίτη του λιονταριού) σε χονδρόκοκκα σωματίδια μεγέθους περίπου 1 έως 3 χιλιοστών. Για παράδειγμα, χρησιμοποιήστε 100g αποξηραμένων σωματιδίων μανιταριών.
2. Στη συνέχεια, προσθέστε τα σωματίδια μανιταριών σε ένα γυάλινο ποτήρι ζέσεως ή σε μια φιάλη.
3. Έπειτα, προσθέστε 500mL απεσταγμένου νερού στο ποτήρι ζέσεως που περιέχει τα σωματίδια μανιταριών προς εκχύλιση. Η αναλογία νερού προς μανιτάρια μπορεί να διαφέρει ανάλογα με το συγκεκριμένο είδος μανιταριού και το μέγεθος των σωματιδίων.
4. Αφού αναδεύσετε το αιώρημα, υποβάλετε το μείγμα σε κατεργασία με υπερήχους χρησιμοποιώντας έναν εργαστηριακό ομογενοποιητή υπερήχων (π.χ. UP400St με ηχοτρόδιο 22mm σε πλάτος ταλάντωσης 100% ή UP200Ht με ηχοτρόδιο 14mm σε πλάτος ταλάντωσης 100%) και διατηρήστε τη θερμοκρασία κάτω από 90°C. Οι χαμηλότερες θερμοκρασίες βοηθούν στη διατήρηση θερμοευαίσθητων ενώσεων, όπως οι β-γλυκάνες, κατά την εκχύλιση. Εφαρμόστε κατεργασία με υπερήχους για περίπου 5 έως 10 λεπτά όταν χρησιμοποιείτε το UP400St και για 10 έως … λεπτά όταν χρησιμοποιείτε το UP200Ht, αντίστοιχα. Λάβετε υπόψη ότι η θερμοκρασία και ο χρόνος εκχύλισης μπορεί να διαφέρουν ανάλογα με τη χρησιμοποιούμενη ισχύ υπερήχων. Φυσικά, οι μεγαλύτεροι όγκοι θα απαιτήσουν μεγαλύτερους χρόνους κατεργασίας με υπερήχους.
5. Διηθήστε το μείγμα που υποβλήθηκε σε κατεργασία με υπερήχους μέσω διηθητικού χαρτιού ή χρησιμοποιήστε μια διάταξη διήθησης υπό κενό για να διαχωρίσετε το υγρό (που περιέχει τις εκχυλισμένες β-γλυκάνες) από το στερεό υπόλειμμα μανιταριών.
6. Στη συνέχεια, καταβυθίστε τις β-γλυκάνες από το υγρό προσθέτοντας αλκοόλη (π.χ. αιθανόλη). Συνήθως, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε 2–3 όγκους αλκοόλης για την καταβύθιση.
7. Έπειτα, φυλάξτε το μείγμα σε ψυγείο για αρκετές ώρες, ώστε να καταβυθιστούν οι β-γλυκάνες.
8. Μετά την καταβύθιση, μπορείτε να αποχύσετε προσεκτικά το υγρό και να συλλέξετε το ίζημα των β-γλυκανών.
9. Τέλος, ξηράνετε τις β-γλυκάνες σε κλίβανο σε χαμηλή θερμοκρασία (π.χ. 40–50°C), μέχρι να απομακρυνθεί όλη η αλκοόλη και να λάβετε μια ξηρή σκόνη.

Αυτό το βίντεο παρουσιάζει την ιδιαίτερα αποδοτική εκχύλιση μανιταριών ερίκιου του αγκαθωτού με τον ομογενοποιητή υπερήχων Hielscher UP200Ht.

Τα μανιτάρια παρουσιάζουν διαφορές στα χαρακτηριστικά τους. Επομένως, η διαδικασία εκχύλισης β-γλυκανών μπορεί να διαφέρει ανάλογα με παράγοντες όπως το συγκεκριμένο είδος μανιταριού, η κατάσταση των μανιταριών (αποξηραμένα ή νωπά), το μέγεθος των σωματιδίων και η θερμοκρασία εκχύλισης. Για να βελτιστοποιήσετε τη διαδικασία εκχύλισης, εξετάστε το ενδεχόμενο πειραματισμού με διαφορετικές παραμέτρους, όπως η μεταβολή των αναλογιών στερεού προς υγρό, η ρύθμιση των θερμοκρασιών, η διερεύνηση διαφορετικών διαλυτών και η δοκιμή διαφορετικών διαρκειών κατεργασίας με υπερήχους και ρυθμίσεων πλάτους ταλάντωσης.

Ενζυμική εκχύλιση β-γλυκάνης υποβοηθούμενη από υπερήχους

Η ενζυμική εκχύλιση υποβοηθούμενη από υπερήχους είναι μια μέθοδος που χρησιμοποιείται για την εκχύλιση β-γλυκανών από μανιτάρια με συνδυασμό ενζύμων και υπερηχητικών κυμάτων. Η διαδικασία αυτή ενισχύει την αποδοτικότητα της εκχύλισης διασπώντας τα κυτταρικά τοιχώματα των μανιταριών και διευκολύνοντας την απελευθέρωση των β-γλυκανών.

Αύξηση της κλίμακας εκχύλισης β-γλυκανών από μανιτάρια

Αφού καθορίσετε ένα πρωτόκολλο εκχύλισης β-γλυκανών που ανταποκρίνεται στις απαιτήσεις σας, η αύξηση της κλίμακας της διαδικασίας εκχύλισης μπορεί να είναι ένα απλό εγχείρημα.

Αύξηση της κλίμακας εκχύλισης κατά παρτίδες

Εάν σχεδιάζετε να αυξήσετε την κλίμακα χρησιμοποιώντας μια μέθοδο εκχύλισης κατά παρτίδες, συνιστούμε να αυξήσετε τον όγκο της παρτίδας διατηρώντας σταθερές τις αναλογίες στερεού προς υγρό και όλες τις άλλες παραμέτρους. Εάν συνεχίσετε να χρησιμοποιείτε τον ίδιο ομογενοποιητή υπερήχων, φροντίστε να αυξήσετε αναλογικά τον χρόνο κατεργασίας με υπερήχους. Για παρτίδες που υπερβαίνουν το 1 λίτρο, μπορείτε να εξετάσετε το ενδεχόμενο προσθήκης ενός αναδευτήρα χαμηλών στροφών, ώστε να διατηρούνται τα σωματίδια σε αιώρηση και να βελτιώνεται η ομοιομορφία της εκχύλισης. Η παρακάτω εικόνα παρουσιάζει μια διάταξη εκχύλισης παρτίδας 8 λίτρων που χρησιμοποιεί έναν ομογενοποιητή υπερήχων UP400St σε συνδυασμό με έναν εργαστηριακό αναδευτήρα.

Εκχύλιση μανιταριών σε συνεχή ροή

Για όσους ενδιαφέρονται για τη συνεχή εκχύλιση μεγαλύτερων ποσοτήτων β-γλυκανών από μανιτάρια, η Hielscher Ultrasonics προσφέρει αντιδραστήρες κυψελίδας ροής σχεδιασμένους για την εκχύλιση φυτικού υλικού. Εάν αυτό ανταποκρίνεται στις ανάγκες σας, σας ενθαρρύνουμε να επικοινωνήσετε απευθείας μαζί μας για περισσότερες πληροφορίες. Η τεχνική μας ομάδα θα χαρεί να σας βοηθήσει να προσδιορίσετε την καταλληλότερη διάταξη για τις συγκεκριμένες ανάγκες σας. Ωστόσο, η διεξαγωγή του πειράματος εργαστηριακής κλίμακας που αναφέρθηκε προηγουμένως με το συγκεκριμένο είδος μανιταριού που χρησιμοποιείτε μπορεί να είναι ανεκτίμητη για την κατανόηση των ακριβών απαιτήσεων της διαδικασίας. Η παρακάτω εικόνα παρουσιάζει έναν μεγάλο αντιδραστήρα κυψελίδας ροής με ομογενοποιητή υπερήχων UIP4000hdT για την εκχύλιση β-γλυκανών με επεξεργασία περίπου 50 έως 200 λίτρων αιωρήματος μανιταριών σε διαλύτη ανά ώρα.

Εμπειρικά προσδιορισμένη συγκέντρωση β-γλυκανών σε είδη μανιταριών

Παρακάτω θα βρείτε έναν κατάλογο με εμπειρικά προσδιορισμένες συγκεντρώσεις β-γλυκανών που εκχυλίστηκαν από διάφορα είδη μανιταριών.

Mushroom Species	Total 1,3-1,6-β-D-glucan (g/100g dry mass)
Boletus pinophilus	9,8%
Suillus granulatus	13,3%
Craterellus cornucopioides	4,5%
Suillus variegatus	13,7%
Hydnum repandum	4,1%
Gyroporus cyanescens	14,3%
Tricholomopsis rutilans	10,2%
Agaricus bisporus (portobello)	4%
Agaricus bisporus (cremini)	4%
Auricularia auricular-judae	16,8%

1,3-1,6-β-D-glucan content in the analyzed wild-growing and cultivated mushrooms, Source:Mirończuk-Chodakowska et al. (2017): Quantitative Evaluation of 1,3-1,6-Β-D-Glucan Contents in Wild–Growing Species of Edible Polish Mushrooms. Rocz Panstw Zakl Hig 2017;68(3):281-290.